CN110335329B - 一种基于dem获取电力线路断面图的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于DEM获取电力线路断面图的方法，包括如下步骤：生成数字高程模型DEM；基于DEM剖切获取初始断面数据；电力线路设计人员依据线路电压等级、气象工况等参数在道亨软件中预排位，获得排位数据文件（*.TA），简称塔文件；基于塔文件变长步距分档获取新断面数据；分档自动搜索风偏，获得风偏数据；分档获得的中线新断面点数据，绘制新断面图，结合每档距中的风偏数据，将每档距中的风偏数据绘制到新断面图中。本发明能够兼顾设计排位情况，减少设计排位不考虑的断面，自动减少冗余数据，根据判断坡度阈值和排塔文件，分档自动搜素风偏。

Description

一种基于DEM获取电力线路断面图的方法

技术领域

本发明属于电力线路勘测设计领域，特别是涉及一种基于DEM获取电力线路断面图的方法。

背景技术

机载激光雷达技术是一种新兴的主动式三维对地观测技术，集成了激光测距技术、航空摄影测量技术、高动态载体姿态IMU测定技术和高精度动态GNSS差分定位技术，能够快速获取大面积、高精度的地面点云数据和高分辨率数码影像，利用该技术能够实现快速获取高时空分辨率三维空间信息。

在如今的输电线路勘测设计中，线路经常穿越高差大、植被茂密、地形复杂的地域，由于激光雷达技术能够一定程度穿透树木到达地面，因此在输电线路勘测设计中逐渐被广泛地应用。机载激光点云获取数字高程模型DEM是用含有末次回波信息确定初始的地面点，根据初始的地面点，按照坡度信息寻找其他回波层上的地面点，再过滤掉地表高于地面的物体(如树木、房屋等)后生成的数字高程模型，可以高精度地表现地形信息。

数字高程模型(Digital Elevation Model)，简称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，格网间距代表地形精度，是表达地面起伏的数据集，获取任何一点高程数据，常采用双线性内插发内插高程。DEM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布。

在输电线路的勘测设计中，电力线路路径是指线路中心线路径，边线距离(边线距离中心线的垂直距离)依据电压等级设计需求而定，一般是10-20米，电压等级500kV(包括)以下的平面图范围是50米，500kV以上是75米，风偏(线路断面是纵断面，线路某处的横断面为风偏，范围即是横断面的长度)，依设计而定，其范围一般为20-75米；断面数据主要包括中线断面点、边线断面点、风偏断面点、危险点等。断面数据的获取采集是基于机载激光雷达技术获取的高精度DEM数据，以固定步距自动剖切采集，步距一般设置为DEM的单元格网大小，也可以任意设置步距。

发明专利《基于机载激光雷达的三维优化选线方法》(专利号为2012101537310)所论述的自动剖切DEM获取电力线路断面数据方法，存在部分不完善的地方。因为自动提取的中心断面和左右边线断面，无论多长步距都会存在大量冗余点；步距太长，塔位所在山体地形前后断面失真，地形越陡峭越失真，弧垂紧张处失真，影响设计精度；步距太小，设计人员不需要参考的冗余数据太多，造成平断面图文件过大，设计软件很难打开，后期人工编辑费时费力。

电力线路风偏是一种由风引起的导线摆动现象，如线路设计不当，就存在安全隐患，与所在地形的横断面高低坡度存在密切关系。上述发明提到的获取线路断面的方法缺乏横断面风偏数据，存在影响线路设计摇摆角等问题，存在设计风险。需要采用新方法，能够减少断面冗余点，兼顾设计排位重点区域，且塔位所在地方地形不失真，自动对不排塔地形数据进行取舍，并断面数据量大幅压缩，具备智能搜索风偏的功能。根据坡度阈值结合预排位塔位排位情况，自动搜索电力线路横断面数据作为风偏数据输出到断面图中，便于设计人员合理调整塔位位置、杆塔高度和风偏角(导线和绝缘子串)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，基于激光点云数据获取的DEM剖切电力线路断面，提供一种基于变长步距减少冗余数据和自动搜索风偏数据的方法，提升工程设计质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于DEM获取电力线路断面图的方法，包括如下步骤：

步骤1，采用机载激光雷达获取电力线路带状点云数据，使用TerraSolid软件进行点云数据滤波处理、自动分类提取地面点，查看是否存在粗差点和空白区域，对粗差点和空白区域经过编辑处理，生成数字高程模型DEM；

利用机载GNSS获取的定位数据，采用差分技术，融合IMU获得的高精度姿态数据，经联合计算获取影像的初始外方位元素。通过试验场检校获取相机参数，基于相机参数对相机拍摄的原始影像进行畸变校正处理；

步骤2，基于DEM剖切获取初始断面数据，具体步骤如下：

步骤2-1、基于数字高程模型DEM，自动插值生成等高线；基于畸变校正后的影像、外方位元素和DEM，对畸变校正后的影像进行自动微纠正，生成单片数字正射影像，对单片正射影像镶嵌拼接生成条带正射影像；根据等高线与条带正射影像的叠加图，进行电力线路路径选线，即确定路径中线，提取路径中线的所有中线转角点坐标。中线转角点的数量为N个，N>1；

步骤2-2、将固定步距设定为DEM格网间距的2-3倍，平缓地形设置为3倍，山地设置为2倍，固定步距为a米，边线距离即左右边线距离中线的垂直距离为b米，边线距离为10-20米，获取中线初始断面点数据、左边线初始断面点数据、右边线初始断面点数据；

步骤3、电力线路设计人员依据线路电压等级、气象工况等参数和初始断面图在道亨软件中进行杆塔预排位，获得排位数据文件(*.TA)，简称塔文件；

步骤4、基于塔文件变长步距分档获取新断面数据，绘制新断面图；

步骤5、分档自动搜索风偏，获得风偏数据；根据步骤4获得的新断面图，结合每档距中的风偏数据，将每档距中的风偏数据绘制到新断面图中，达到减少数据冗余并保证地形精度的目的，实现了自动搜索出风偏数据，使得设计人员排塔定位更加合理。

进一步，所述步骤步骤2-2中，获取中线初始断面点数据、左边线初始断面点数据、右边线初始断面点数据；具体如下：

步骤2-2-1、对于中线，从路径中线的起点坐标，按照固定步距剖切中线获得步距两端点坐标；用固定步距每剖切一次中线，就以双线性插值计算获取步距两端点的点位高程，同时在步距中心点获取步距中心点的坐标、步距中心点的高程，将步距中心点高程与相应的步距两端点的点位高程相比较，若步距中心点高程大于相应的步距两端点的点位高程，则将此步距中心点的坐标、高程和步距两端点的坐标、高程都保留；直至用固定步距剖切完整条中线，将所有保留的步距中心点和所有保留的步距两端点，统称为中线初始断面点；将所有保留的步距中心点的坐标、高程，所有保留的步距两端点的坐标、高程，一起作为中线初始断面点数据。通过双线性插值获取N个中线转角点的高程，并计算中线转角点的转角度数，左转为正，右转为负；

步骤2-2-2、根据中线距左右边线的垂直距离和步骤2-2-1获得的中线转角点的转角度数，按照极坐标公式分别计算出N个左边线转角点坐标和N个右边线转角点坐标。

确定高程矩形搜素框，高程矩形搜素框的长为固定步距a，宽为边线距离b，b取值范围为10-20米；

根据求得的N个左边线转角点坐标将左边线分成N-1个区间段，对于每一个区间段内的左边线，用高程矩形搜素框内插获取高程矩形搜素框内一号点至八号点的高程，直至获得N-1个区间段内左边线的初始断面点数据，具体为：

对于每一个区间段，依据高程矩形搜索框内插获取一号点至八号点的高程和坐标，一号点至四号点为高程矩形搜索框的四个端点，七号点为一号点和二号点的中点，八号点为三号点和四号点的中点，五号点为一号点和三号点的中点，六号点为二号点和四号点的中点，一号点、二号点和七号点位于左边线上，三号点、四号点和八号点位于中线上，左边线步距中心七号点的偏距、左边线步距端点一号点的偏距、左边线步距端点二号点的偏距均等于边线距离b，比较左边线步距中心七号点高程与左边线步距端点一号点高程和左边线步距端点二号点高程的大小：

如果左边线步距端点一号点高程和左边线步距端点二号点高程均小于左边线步距中心七号点高程，保留七号点的高程、坐标和偏距，保留一号点的高程、坐标和偏距，保留二号点的高程、坐标和偏距；保留的七号点、一号点和二号点共同称为相应区间段的左边线初始断面点；将七号点的高程、坐标和偏距，一号点的高程、坐标和偏距，二号点的高程、坐标和偏距一起作为相应区间段的左边线初始断面点数据；

否则，只有保留一号点的高程、一号点的坐标、一号点的偏距、二号点的高程、二号点的坐标、二号点的偏距作为相应区间段的左边线断面点数据，再在矩形搜素框内插值矩形搜素框中心T点高程H_T，该矩形搜素框中心T点的偏距为边线距离的一半即b/2，如果H_T大于中线步距中心八号点高程，并且大于左边线步距中心七号点高程，则H_T取代左边线步距中心七号点高程，则保留矩形搜素框中心T点的坐标、高程H_T和偏距；保留的矩形搜素框中心T点、一号点、二号点共同称为相应区间段的左边线初始断面点；将矩形搜素框中心T点的坐标、矩形搜素框中心T点的高程H_T、矩形搜素框中心T点的偏距、一号点的高程、一号点的坐标、一号点的偏距、二号点的高程、二号点的坐标、二号点的偏距一起作为相应区间段的左边线初始断面点数据；

对于每一个区间段，将矩形搜索框右移，右移后的矩形搜索框的一号点、五号点和三号点分别与右移前的矩形搜索框的二号点、六号点和四号点重叠，根据右移后的矩形搜索框再次获取此区间段的其它左边线初始断面点数据，如此反复，直至获得此区间段内所有左边线初始断面点数据；

最后，将N-1个区间段保留的所有左边线初始断面点数据一起输出到道亨软件中；

根据求得的N个右边线转角点坐标将右边线分成N-1个区间段，对于每一个区间段内的右边线，用高程矩形搜素框内插获取高程矩形搜素框内新一号点至新八号点高程，直至获得N-1个区间段内右边线的初始断面点数据，具体为：

对于每一个区间段，依据矩形搜索框内插获取新一号点至新八号点的高程和坐标，新一号点至新四号点为高程矩形搜索框的四个端点，新七号点为新一号点和新二号点的中点，新八号点为新三号点和新四号点的中点，新五号点为新一号点和新三号点的中点，新六号点为新二号点和新四号点的中点，新一号点、新二号点和新七号点位于中线上，新三号点、新四号点和新八号点位于右边线上，右边线步距中心新八号点的偏距、右边线步距端点新三号点的偏距、右边线步距端点的新四号点的偏距均等于边线距离b，比较右边线步距中心新八号点高程与右边线步距端点的新三号点高程和右边线步距端点的新四号点高程的大小：

如果右边线步距两端新三号点高程和新四号点高程均小于右边线步距中心新八号点高程，保留右边线步距中心新八号点的坐标、高程和偏距，保留新三号点的坐标、高程和偏距，保留新四号点的坐标、高程和偏距；保留的新八号点、新三号点和新四号点共同称为相应区间段的右边线初始断面点；将新八号点的坐标、高程和偏距，新三号点的坐标、高程和偏距，新四号点的坐标、高程和偏距一起作为相应区间段的右边线初始断面点数据；

否则，只保留新三号点的坐标、新三号点的高程、新三号点的偏距、新四号点的坐标、新四号点的高程、新四号点的偏距作为相应区间段的右边线断面点数据，再在矩形搜素框内插值其中心T′点高程H_T′，该矩形搜素框中心T′点的偏距为边线距离的一半即b/2，如果H_T′大于中线步距中心新七号点高程，并且大于右边线步距中心新八号点高程，则H_T′取代右边线步距中心新八号点高程，则保留矩形搜素框中心T′点的坐标和高程H_T′和偏距；保留的矩形搜素框中心T′点、新三号点和新四号点共同称为相应区间段的右边线初始断面点；将矩形搜素框中心T′点的坐标、矩形搜素框中心T′点的高程H_T′、矩形搜素框中心T′点的偏距、新三号点的坐标、新三号点的高程、新三号点的偏距、新四号点的坐标、新四号点的高程、新四号点的偏距一起作为相应区间段的右边线初始断面数据；

对于每一个区间段，将矩形搜索框右移，右移后的矩形搜索框的新一号点、新五号点和新三号点分别与右移前的矩形搜索框的新二号点、新六号点和新四号点重叠，根据右移后的矩形搜索框再次获取此区间段的其它右边线初始断面点数据，如此反复，直至获得此区间段内所有右边线初始断面点数据；

最后，将N-1个区间段保留的所有右边线初始断面点数据一起输出到道亨软件中；

步骤2-2-3、将获得的所有中线初始断面点数据、左边线初始断面点数据、右边线初始断面点数据和中线转角点数据(即中线转角点数据的坐标、高程、转角度数)输入道亨软件，获得初始断面图。

进一步，所述步骤4中，基于塔文件变长步距分档获取新断面数据，绘制新断面图，具体如下：

步骤4.1、根据排位数据塔文件(*.TA)，从塔文件自动获取M基塔位，以及塔位编号P、塔位高程H、塔位相对中线转角点J(J为转角编号)的距离S、杆塔型号和高度V，根据中线转角点坐标和塔位相对中线转角点J的距离S，按照极坐标公式自动计算出M基塔位的坐标。

步骤4.2.1、将M基塔位分成M-1段，每段就是一档距，按照步骤2-2-1的方法在每档距获得中线初始断面点数据；按照步骤2-2-2的方法在每档距中获得左边线初始断面点数据和右边线初始断面点数据；

根据步骤4.2.1获得的中线初始断面点数据(该中线初始断面点数据包括保留的步距中心点的坐标、高程，以及保留的步距两端点的坐标、高程)，获得中线初始断面点的累距；根据坐标和高程获得累距为现有成熟技术，故在此不再赘述。

在每一档距中，将档距内塔高的最小值Min(V_i，V_i+1)设为W，将档距内塔位地面高程H_i与杆塔高度V_i差值的最小值Min(H_i-V_i，H_i+1-V_i+1)(i表示塔位的顺序排列)作为高程阈值X₁，将Min(H_i-V_i，H_i+1-V_i+1)-W作为高程阈值X₂，将Min(H_i-V_i，H_i+1-V_i+1)-2*W作为高程阈值X₃，将Min(H_i-V_i，H_i+1-V_i+1)-3*W作为高程阈值X₄，在一档距内设定4个高程阈值。每一档距中，基于4个高程阈值变长步距剖切断面，其具体阐述如下：

步骤4.2.2、首先把该档距中的中线初始断面点的高程和累距依次存放在二维数组中构成原二维数组，原二维数组的行数为两行，列数与该档距中的中线初始断面点的数量相等，原二维数组的第一行的元素为中线初始断面点的高程，原二维数组的第二行的元素为与中线初始断面点的高程相对应的累距；然后，设置5个空的新二维数组，5个新二维数组的行数均为两行，新二维数组的第一行为符合要求的中线初始断面点的高程，新二维数组的第二行为相应中线初始断面点在原二维数组中的索引值；遍历原二维数组，若中线初始断面点的高程大于等于高程阈值X₁，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第1个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₁且大于等于高程阈值X₂，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第2个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₂且大于等于高程阈值X₃，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第3个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₃且大于等于高程阈值X₄，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第4个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₄，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第5个新二维数组；

将第1个新二维数组的中线初始断面点的高程和索引值全部保留；

在第2个新二维数组中遍历存储的索引值，若前后两索引值的差值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第2个新二维数组中，分隔点的数量为F₁，F₁个分隔点将第2个新二维数组分隔成F₁+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₁个连续中线初始断面点的高程，则根据A₁的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，A₁≤2，则将最大高程及与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₁＞2，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，依次每隔一个中线初始断面点取值一个高程和和与该高程相对应的索引值，以实现变长步距采样。

在第3个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第3个新二维数组中，分隔点的数量为F₂，F₂个分隔点将第3个新二维数组分隔成F₂+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₂个连续中线初始断面点的高程，则根据A₂的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₂＜3，则将最大高程及与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₂≥3，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔两个中线初始断面点取值一个高程和和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样。

在第4个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第4个新二维数组中，分隔点的数量为F₃，F₃个分隔点将第4个新二维数组分隔成F₃+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₃个连续中线初始断面点的高程，则根据A₃的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₂＜5，则将最大高程与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₂≥5，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔三个中线初始断面点取值一个高程和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样。

在第5个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第5个新二维数组中，分隔点的数量为F₄，F₄个分隔点将第5个新二维数组分隔成F₄+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₄个连续中线初始断面点的高程，则根据A₄的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₄＜6，则将最大高程及与该最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₄≥6，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔四个中线初始断面点取值一个高程和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样。

把第1个二维数组至第5个二维数组中保留的高程及及对应的索引值，重新按照索引值的大小，从小到大，放置到另一个新二维数组中，再将按照索引值大小从小到大排列的另一个新二维数组输入道亨软件中。

遍历该档距中的左边线，如果左边线初始断面点的高程大于等于高程阈值X1，则保留该左边线初始断面点的高程、坐标和偏距，否则删除；遍历该档距中的右边线，如果右边线初始断面点的高程大于等于高程阈值X1，则保留该右边线初始断面点的高程、坐标和偏距，否则删除。将保留的左边线初始断面点的高程、坐标和偏距，以及保留的右边线初始断面点的高程、坐标和偏距，一起输入道亨软件中，绘制新断面图。

进一步，所述步骤5中，分档自动搜索风偏，获得风偏数据，具体如下；

步骤5-1、在每档塔位P_i-P_i+1之间，沿着中线断面搜索，搜索出地形图突出或者是山脊的地方，其原理是依次判断步骤2-2-1中获取中线断面高程Z_j是否满足Z_j>Z_j-1和Z_j>Z_j+1，P为塔位编号，i表示塔位的顺序排列，j表示断面点顺序排列,Z表示断面高程；

步骤5-2、在前一步基础上，在每一档距中，计算与Z_j同里程处左边线上对应点的断面高程Z_Lj和右边线上对应点的断面高程Z_Rj，如果左边线上对应点的断面高程Z_Lj大于断面高程Z_j，则由公式Arctan(Z_Lj-Z_j)/b计算左边坡度值，b为边线距离，若左边坡度值大于30度，以高程Z_j所在中线点为起点向左垂直中线以DEM格网间距剖切该处横断面获得的数据，作为左风偏数据；以高程Z_j所在中线点为起点，往左距离中线起点最远处即最大风偏距离处内插获得的高程为左最大风偏处的高程，如果左最大风偏处的高程，小于塔位P_i-P_i+1所在档距中的最低塔位地面高程，则舍弃此处获得的左风偏数据，否则保留此处获得的左风偏数据；

同理右边线，如果右边线上对应点的断面高程Z_Rj大于断面高程Z_j，则由公式Arctan(Z_Rj-Z_j)/b计算右边坡度值，若右边坡度值大于30度，以高程Z_j所在中线点为起点向右以DEM格网间距垂直中线剖切该处横断面获得的数据，作为右风偏数据；以高程Z_j所在中线点为起点，往右距离中线起点最远处即最大风偏距离处内插获得的高程为右最大风偏处的高程，如果右最大风偏处的高程，小于塔位P_i-P_i+1所在档距中的最低塔位地面高程，则舍弃此处获得的右风偏数据，否则保留此处获得的右风偏数据；

步骤5-3、将保留的所有左风偏数据、右风偏数据和线路新断面图数据均输入道亨软件，由道亨软件自动将每档距中的风偏数据标注于新断面图中形成风偏图式。

本发明之基于DEM获取电力线路断面图的方法，能够兼顾设计排位情况，减少设计排位不考虑的断面，自动减少冗余数据，根据判断坡度阈值和排塔文件，分档自动搜素风偏，生成断面图用于电力线路设计，使设计排位更加经济合理，减少后期设计移位，降低测绘成本，发挥工程测量价值，提高经济效益，提升工程设计质量。

附图说明

图1为本发明基于DEM获取电力线路断面图的方法流程框图；

图2为电力线路边线断面数据搜索示意图；

图3为电力线路风偏示意图。

具体实施方式

参照图1，一种基于机载激光雷达获取DEM剖切电力线路断面图的方法，具体步骤更详细地说明一下：

步骤1、数据预处理。

采用机载激光雷达获取电力线路带状点云数据，使用TerraSolid软件进行点云数据滤波处理、自动分类提取地面点，查看是否存在粗差点和空白区域，对粗差点和空白区域经过编辑处理，生成数字高程模型DEM。

利用机载GNSS获取的定位数据，采用差分技术，融合IMU获得的高精度姿态数据，经联合计算获取影像的初始外方位元素。通过试验场检校获取相机参数，基于相机参数对相机拍摄的原始影像进行畸变校正处理。

步骤2、基于DEM获取初始电力线路断面数据。

步骤2-1、基于数字高程模型DEM，自动插值生成等高线；基于畸变校正后的影像、外方位元素和DEM，对畸变校正后的影像进行自动微纠正，生成单片数字正射影像，对单片正射影像镶嵌拼接生成条带正射影像；根据等高线与条带正射影像的叠加图，进行电力线路路径选线，即确定路径中线，提取路径中线的所有中线转角点坐标。中线转角点的数量为N个，N>1。

步骤2-2、如图2所示，将固定步距设定为DEM格网间距的2-3倍(平缓地形设置为3倍，山地设置为2倍)，以地形情况设定，固定步距为a米，边线距离即左右边线距离中线的垂直距离为b米(即左边线距离中线的垂直距离为b米，右边线距离中线的垂直距离也为b米)，边线距离一般为10-20米(依照线路设计者给定)。图2中，ZBX表示左边线，YBX表示右边线，ZX表示中线。中线初始断面点数据、左边线初始断面点数据、右边线初始断面点数据的获得具体如下：

步骤2-2-1、对于中线，从路径中线的起点坐标，按照固定步距剖切中线获得步距两端点坐标；用固定步距每剖切一次中线，就以双线性插值计算获取步距两端点的点位高程，同时在步距中心点获取步距中心点的坐标、步距中心点的高程，将步距中心点高程与相应的步距两端点的点位高程相比较，若步距中心点高程大于相应的步距两端点的点位高程，则将此步距中心点的坐标、高程和步距两端点的坐标、高程都保留；直至用固定步距剖切完整条中线，将所有保留的步距中心点和所有保留的步距两端点，统称为中线初始断面点；将所有保留的步距中心点的坐标、高程，所有保留的步距两端点的坐标、高程，一起作为中线初始断面点数据。通过双线性插值获取N个中线转角点的高程，并计算中线转角点的转角度数(左转为正，右转为负)；

步骤2-2-2、根据中线距左右边线的垂直距离和步骤2-2-1获得的中线转角点的转角度数，按照极坐标公式分别计算出N个左边线转角点坐标和N个右边线转角点坐标。

确定高程矩形搜素框，高程矩形搜素框的长为固定步距a，宽为边线距离b，b取值范围为10-20米(依设计给定)；

根据求得的N个左边线转角点坐标将左边线分成N-1个区间段，对于每一个区间段内的左边线，用高程矩形搜素框内插获取高程矩形搜素框内一号点至八号点的高程，直至获得N-1个区间段内左边线的初始断面点数据，具体为：

本实施例中，为了描述方便，将一号点、二号点、三号点、四号点、五号点、六号点、七号点、八号点分别简写为1#点、2#点、3#点、4#点、5#点、6#点、7#点、8#点。

如图2所示，对于每一个区间段，依据高程矩形搜索框内插获取1#-8#点的高程和坐标，1#-4#点为高程矩形搜索框的四个端点，7#点为1#点和2#点的中点，8#点为3#点和4#点的中点，5#点为1#点和3#点的中点，6#点为2#点和4#点的中点，1#、2#和7#点位于左边线上，3#、4#和8#点位于中线上，左边线步距中心7#点的偏距、左边线步距端点1#点的偏距、左边线步距端点的2#点的偏距均等于边线距离b，比较左边线步距中心7#点高程与左边线步距两端1#点高程和2#点高程的大小：

如果左边线步距两端1#点高程和2#点高程均小于左边线步距中心7#点高程，保留7#点的高程、坐标和偏距，保留1#点的高程、坐标和偏距，保留2#点的高程、坐标和偏距；保留的7#点、1#点和2#点共同称为相应区间段的左边线初始断面点；将7#点的高程、坐标和偏距，1#点的高程、坐标和偏距，2#点的高程、坐标和偏距一起作为相应区间段的左边线初始断面点数据；

否则，只有保留1#点的高程、1#点的坐标、1#点的偏距、2#点的高程、2#点的坐标、2#点的偏距作为相应区间段的左边线断面点数据，再在矩形搜素框内插值矩形搜素框中心T点高程H_T，该矩形搜素框中心T点的偏距为边线距离的一半即b/2，如果H_T大于中线步距中心8#点高程，并且大于左边线步距中心7#点高程，则H_T取代左边线步距中心7#点高程，则保留矩形搜素框中心T点的坐标、高程H_T和偏距；保留的矩形搜素框中心T点、1#点、2#点共同称为相应区间段的左边线初始断面点；将矩形搜素框中心T点的坐标、矩形搜素框中心T点的高程H_T、矩形搜素框中心T点的偏距、1#点的高程、1#点的坐标、1#点的偏距、2#点的高程、2#点的坐标、2#点的偏距一起作为相应区间段的左边线初始断面点数据；

对于每一个区间段，将矩形搜索框右移，右移后的矩形搜索框的1#、5#和3#点分别与右移前的矩形搜索框的2#、6#和4#点重叠，根据右移后的矩形搜索框再次获取此区间段的其它左边线初始断面点数据，如此反复，直至获得此区间段内所有左边线初始断面点数据；

最后，将N-1个区间段保留的所有左边线初始断面点数据一起输出到道亨软件中。

根据求得的N个右边线转角点坐标将右边线分成N-1个区间段，对于每一个区间段内的右边线，用高程矩形搜素框内插获取高程矩形搜素框内新一号点至新八号点高程，直至获得N-1个区间段内右边线的初始断面点数据，具体为：

本实施例中，为了描述方便，将新一号点、新二号点、新三号点、新四号点、新五号点、新六号点、新七号点、新八号点分别简写为1′#点、2′#点、3′#点、4′#点、5′#点、6′#点、7′#点、8′#点。

如图2所示，对于每一个区间段，依据矩形搜索框内插获取1′#-8′#点的高程和坐标，1′#-4′#点为高程矩形搜索框的四个端点，7′#点为1′#点和2′#点的中点，8′#点为3′#点和4′#点的中点，5′#点为1′#点和3′#点的中点，6′#点为2′#点和4′#点的中点，1′#、2′#和7′#点位于中线上，3′#、4′#和8′#点位于右边线上，右边线步距中心8′#点的偏距、右边线步距端点3′#点的偏距、右边线步距端点的4′#点的偏距均等于边线距离b，比较右边线步距中心8′#点高程与右边线步距端点的3′#点高程和右边线步距端点的4′#点高程的大小：

如果右边线步距两端3′#点高程和4′#点高程均小于右边线步距中心8#′点高程，保留右边线步距中心8′#点的坐标、高程和偏距，保留3′#点的坐标、高程和偏距，保留4′#点的坐标、高程和偏距；保留的8′#点、3′#点和4′#点共同称为相应区间段的右边线初始断面点；将8′#点的坐标、高程和偏距，3′#点的坐标、高程和偏距，4′#点的坐标、高程和偏距一起作为相应区间段的右边线初始断面点数据；

否则，只保留3′#点的坐标、3′#点的高程、3′#点的偏距、4′#点的坐标、4′#点的高程、4′#点的偏距作为相应区间段的右边线断面点数据，再在矩形搜素框内插值其中心T′点高程H_T′，该矩形搜素框中心T′点的偏距为边线距离的一半即b/2，如果H_T′大于中线步距中心7′#点高程，并且大于右边线步距中心8′#点高程，则H_T′取代右边线步距中心8′#点高程，则保留矩形搜素框中心T′点的坐标和高程H_T′和偏距；保留的矩形搜素框中心T′点、3′#点和4′#点共同称为相应区间段的右边线初始断面点；将矩形搜素框中心T′点的坐标、矩形搜素框中心T′点的高程H_T′、矩形搜素框中心T′点的偏距、3′#点的坐标、3′#点的高程、3′#点的偏距、4′#点的坐标、4′#点的高程、4′#点的偏距一起作为相应区间段的右边线初始断面数据；

对于每一个区间段，将矩形搜索框右移，右移后的矩形搜索框的1′#、5′#和3′#点分别与右移前的矩形搜索框的2′#、6′#和4′#点重叠，根据右移后的矩形搜索框再次获取此区间段的其它右边线初始断面点数据，如此反复，直至获得此区间段内所有右边线初始断面点数据；

最后，将N-1个区间段保留的所有右边线初始断面点数据一起输出到道亨软件中。

步骤2-2-3、将获得的所有中线初始断面点数据、左边线初始断面点数据、右边线初始断面点数据和中线转角点数据(即中线转角点数据的坐标、高程、转角度数)输入道亨软件，获得初始断面图。

步骤3、电力线路设计人员依据线路电压等级、气象工况等参数和初始断面图在道亨软件中进行杆塔预排位，获得排位数据文件(*.TA)，简称塔文件。

步骤4、基于塔文件变长步距分档获取新断面数据，绘制新断面图，进一步详细步骤如下：

步骤4.1、根据排位数据塔文件(*.TA)，从塔文件自动获取M基塔位，以及塔位编号P、塔位高程H、塔位相对中线转角点J(J为转角编号)的距离S、杆塔型号和高度V，根据中线转角点坐标和塔位相对中线转角点J的距离S，按照极坐标公式自动计算出M基塔位的坐标。

步骤4.2.1、将M基塔位分成M-1段，每段就是一档距，按照步骤2-2-1的方法在每档距获得中线初始断面点数据；按照步骤2-2-2的方法在每档距中获得左边线初始断面点数据和右边线初始断面点数据；

根据步骤4.2.1获得的中线初始断面点数据(该中线初始断面点数据包括保留的步距中心点的坐标、高程，以及保留的步距两端点的坐标、高程)，获得中线初始断面点的累距；根据坐标和高程获得累距为现有成熟技术，故在此不再赘述。

在每一档距中，将档距内塔高的最小值Min(V_i，V_i+1)设为W，将档距内塔位地面高程H_i与杆塔高度V_i差值的最小值Min(H_i-V_i，H_i+1-V_i+1)(i表示塔位的顺序排列)作为高程阈值X₁，将Min(H_i-V_i，H_i+1-V_i+1)-W作为高程阈值X₂，将Min(H_i-V_i，H_i+1-V_i+1)-2*W作为高程阈值X₃，将Min(H_i-V_i，H_i+1-V_i+1)-3*W作为高程阈值X₄，在一档距内设定4个高程阈值。每一档距中，基于4个高程阈值变长步距剖切断面，其具体阐述如下：

步骤4.2.2、首先把该档距中的中线初始断面点的高程和累距依次存放在二维数组中构成原二维数组，原二维数组的行数为两行，列数与该档距中的中线初始断面点的数量相等，原二维数组的第一行的元素为中线初始断面点的高程，原二维数组的第二行的元素为与中线初始断面点的高程相对应的累距；然后，设置5个空的新二维数组，5个新二维数组的行数均为两行，新二维数组的第一行为符合要求的中线初始断面点的高程，新二维数组的第二行为相应中线初始断面点在原二维数组中的索引值；遍历原二维数组，若中线初始断面点的高程大于等于高程阈值X₁，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第1个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₁且大于等于高程阈值X₂，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第2个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₂且大于等于高程阈值X₃，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第3个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₃且大于等于高程阈值X₄，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第4个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₄，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第5个新二维数组；

将第1个新二维数组的中线初始断面点的高程和索引值全部保留；

在第2个新二维数组中遍历存储的索引值，若前后两索引值的差值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第2个新二维数组中，分隔点的数量为F₁，F₁个分隔点将第2个新二维数组分隔成F₁+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₁个连续中线初始断面点的高程，则根据A₁的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，A₁≤2，则将最大高程及与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₁＞2，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，依次每隔一个中线初始断面点取值一个高程和和与该高程相对应的索引值，以实现变长步距采样。

在第3个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第3个新二维数组中，分隔点的数量为F₂，F₂个分隔点将第3个新二维数组分隔成F₂+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₂个连续中线初始断面点的高程，则根据A₂的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₂＜3，则将最大高程及与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₂≥3，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔两个中线初始断面点取值一个高程和和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样。

在第4个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第4个新二维数组中，分隔点的数量为F₃，F₃个分隔点将第4个新二维数组分隔成F₃+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₃个连续中线初始断面点的高程，则根据A₃的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₂＜5，则将最大高程与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₂≥5，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔三个中线初始断面点取值一个高程和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样。

在第5个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第5个新二维数组中，分隔点的数量为F₄，F₄个分隔点将第5个新二维数组分隔成F₄+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₄个连续中线初始断面点的高程，则根据A₄的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₄＜6，则将最大高程及与该最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₄≥6，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔四个中线初始断面点取值一个高程和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样。

把第1个二维数组至第5个二维数组中保留的高程及及对应的索引值，重新按照索引值的大小，从小到大，放置到另一个新二维数组中，再将按照索引值大小从小到大排列的另一个新二维数组输入道亨软件中。

遍历该档距中的左边线，如果左边线初始断面点的高程大于等于高程阈值X1，则保留该左边线初始断面点的高程、坐标和偏距，否则删除；遍历该档距中的右边线，如果右边线初始断面点的高程大于等于高程阈值X1，则保留该右边线初始断面点的高程、坐标和偏距，否则删除。将保留的左边线初始断面点的高程、坐标和偏距，以及保留的右边线初始断面点的高程、坐标和偏距，一起输入道亨软件中，绘制新断面图。

步骤5、分档自动搜索风偏，获得风偏数据

根据步骤4获得的新断面图，结合每档距中的风偏数据，将每档距中的风偏数据绘制到新断面图中，达到减少数据冗余并保证地形精度的目的，实现了自动搜索出风偏数据，使得设计人员排塔定位更加合理。

按照《330kV～750kV架空输电线路勘测规范》GB50548要求，横断面坡度大于30度，就需要在断面图上表示风偏数据。首先设定坡度阈值(坡度阈值为30度)和风偏最大距离。不同档距对应不同的风偏最大距离，风偏影响施测的参考最大距离见表1。

表1风偏影响施测的最大距离

档距(m)	300	400	500	600	700
						风偏最大距离(m)	24	28	32.5	38.5	46

步骤5-1、在每档塔位P_i-P_i+1之间，沿着中线断面搜索，搜索出地形图突出或者是山脊的地方，其原理是依次判断步骤2-2-1中获取中线断面高程Z_j是否满足Z_j>Z_j-1和Z_j>Z_j+1，P为塔位编号，i表示塔位的顺序排列，j表示断面点顺序排列,Z表示断面高程；

步骤5-2、在前一步基础上，在每一档距中，计算与Z_j同里程处左边线上对应点的断面高程Z_Lj和右边线上对应点的断面高程Z_Rj，如果左边线上对应点的断面高程Z_Lj大于断面高程Z_j，则由公式Arctan(Z_Lj-Z_j)/b计算左边坡度值，b为边线距离，若左边坡度值大于30度，以高程Z_j所在中线点为起点向左垂直中线以DEM格网间距剖切该处横断面获得的数据，作为左风偏数据；以高程Z_j所在中线点为起点，往左距离中线起点最远处即最大风偏距离处内插获得的高程为左最大风偏处的高程，最大风偏距离根据该档距按照表2取值，如果左最大风偏处的高程，小于塔位P_i-P_i+1所在档距中的最低塔位地面高程，则舍弃此处获得的左风偏数据，否则保留此处获得的左风偏数据；

同理右边线，如果右边线上对应点的断面高程Z_Rj大于断面高程Z_j，则由公式Arctan(Z_Rj-Z_j)/b计算右边坡度值，若右边坡度值大于30度，以高程Z_j所在中线点为起点向右以DEM格网间距垂直中线剖切该处横断面获得的数据，作为右风偏数据；以高程Z_j所在中线点为起点，往右距离中线起点最远处即最大风偏距离处内插获得的高程为右最大风偏处的高程，最大风偏距离根据该档距按照表2取值，如果右最大风偏处的高程，小于塔位P_i-P_i+1所在档距中的最低塔位地面高程，则舍弃此处获得的右风偏数据，否则保留此处获得的右风偏数据；

步骤5-3、将保留的所有左风偏数据、右风偏数据和线路新断面图数据均输入道亨软件，由道亨软件自动将每档距中的风偏数据标注于新断面图中并自动形成风偏图式，供设计参考，作为设计人员确定每档的导向弧垂线路摇摆角ε和悬垂绝缘子串的风偏角Φ的依据，如图3所示，图3中，HZ表示横担，XC表示悬垂绝缘子串，DC表示导向弧垂。

下表2为基于DEM获取在不同地区电力线路断面数据。

Claims (4)

1.一种基于DEM获取电力线路断面图的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，采用机载激光雷达获取电力线路带状点云数据，使用TerraSolid软件进行点云数据滤波处理、自动分类提取地面点，查看是否存在粗差点和空白区域，对粗差点和空白区域经过编辑处理，生成数字高程模型DEM；

利用机载GNSS获取的定位数据，采用差分技术，融合IMU获得的高精度姿态数据，经联合计算获取影像的初始外方位元素；通过试验场检校获取相机参数，基于相机参数对相机拍摄的原始影像进行畸变校正处理；

步骤2，基于DEM剖切获取初始断面数据，具体步骤如下：

步骤2-1、基于数字高程模型DEM，自动插值生成等高线；基于畸变校正后的影像、外方位元素和DEM，对畸变校正后的影像进行自动微纠正，生成单片数字正射影像，对单片正射影像镶嵌拼接生成条带正射影像；根据等高线与条带正射影像的叠加图，进行电力线路路径选线，即确定路径中线，提取路径中线的所有中线转角点坐标；中线转角点的数量为N个，N>1；

步骤2-2、将固定步距设定为DEM格网间距的2-3倍，平缓地形设置为3倍，山地设置为2倍，固定步距为a米，边线距离即左右边线距离中线的垂直距离为b米，边线距离为10-20米，获取中线初始断面点数据、左边线初始断面点数据、右边线初始断面点数据；

步骤3、电力线路设计人员依据线路电压等级、气象工况和初始断面图在道亨软件中进行杆塔预排位，获得排位数据文件，简称塔文件；

步骤4、基于塔文件变长步距分档获取新断面数据，绘制新断面图；

步骤5、分档自动搜索风偏，获得风偏数据；根据步骤4获得的新断面图，结合每档距中的风偏数据，将每档距中的风偏数据绘制到新断面图中。

2.根据权利要求1所述的基于DEM获取电力线路断面图的方法，其特征在于，所述步骤2-2中，获取中线初始断面点数据、左边线初始断面点数据、右边线初始断面点数据；具体如下：

步骤2-2-1、对于中线，从路径中线的起点坐标，按照固定步距剖切中线获得步距两端点坐标；用固定步距每剖切一次中线，就以双线性插值计算获取步距两端点的点位高程，同时在步距中心点获取步距中心点的坐标、步距中心点的高程，将步距中心点高程与相应的步距两端点的点位高程相比较，若步距中心点高程大于相应的步距两端点的点位高程，则将此步距中心点的坐标、高程和步距两端点的坐标、高程都保留；直至用固定步距剖切完整条中线，将所有保留的步距中心点和所有保留的步距两端点，统称为中线初始断面点；将所有保留的步距中心点的坐标、高程，所有保留的步距两端点的坐标、高程，一起作为中线初始断面点数据；通过双线性插值获取N个中线转角点的高程，并计算中线转角点的转角度数，左转为正，右转为负；

步骤2-2-2、根据中线距左右边线的垂直距离和步骤2-2-1获得的中线转角点的转角度数，按照极坐标公式分别计算出N个左边线转角点坐标和N个右边线转角点坐标；

确定高程矩形搜素框，高程矩形搜素框的长为固定步距a，宽为边线距离b，b取值范围为10-20米；

根据求得的N个左边线转角点坐标将左边线分成N-1个区间段，对于每一个区间段内的左边线，用高程矩形搜素框内插获取高程矩形搜素框内一号点至八号点的高程，直至获得N-1个区间段内左边线的初始断面点数据，具体为：

对于每一个区间段，依据高程矩形搜索框内插获取一号点至八号点的高程和坐标，一号点至四号点为高程矩形搜索框的四个端点，七号点为一号点和二号点的中点，八号点为三号点和四号点的中点，五号点为一号点和三号点的中点，六号点为二号点和四号点的中点，一号点、二号点和七号点位于左边线上，三号点、四号点和八号点位于中线上，左边线步距中心七号点的偏距、左边线步距端点一号点的偏距、左边线步距端点二号点的偏距均等于边线距离b，比较左边线步距中心七号点高程与左边线步距端点一号点高程和左边线步距端点二号点高程的大小：

如果左边线步距端点一号点高程和左边线步距端点二号点高程均小于左边线步距中心七号点高程，保留七号点的高程、坐标和偏距，保留一号点的高程、坐标和偏距，保留二号点的高程、坐标和偏距；保留的七号点、一号点和二号点共同称为相应区间段的左边线初始断面点；将七号点的高程、坐标和偏距，一号点的高程、坐标和偏距，二号点的高程、坐标和偏距一起作为相应区间段的左边线初始断面点数据；

否则，只有保留一号点的高程、一号点的坐标、一号点的偏距、二号点的高程、二号点的坐标、二号点的偏距作为相应区间段的左边线断面点数据，再在矩形搜素框内插值矩形搜素框中心T点高程H_T，该矩形搜素框中心T点的偏距为边线距离的一半即b/2，如果H_T大于中线步距中心八号点高程，并且大于左边线步距中心七号点高程，则H_T取代左边线步距中心七号点高程，则保留矩形搜素框中心T点的坐标、高程H_T和偏距；保留的矩形搜素框中心T点、一号点、二号点共同称为相应区间段的左边线初始断面点；将矩形搜素框中心T点的坐标、矩形搜素框中心T点的高程H_T、矩形搜素框中心T点的偏距、一号点的高程、一号点的坐标、一号点的偏距、二号点的高程、二号点的坐标、二号点的偏距一起作为相应区间段的左边线初始断面点数据；

对于每一个区间段，将矩形搜索框右移，右移后的矩形搜索框的一号点、五号点和三号点分别与右移前的矩形搜索框的二号点、六号点和四号点重叠，根据右移后的矩形搜索框再次获取此区间段的其它左边线初始断面点数据，如此反复，直至获得此区间段内所有左边线初始断面点数据；

最后，将N-1个区间段保留的所有左边线初始断面点数据一起输出到道亨软件中；

根据求得的N个右边线转角点坐标将右边线分成N-1个区间段，对于每一个区间段内的右边线，用高程矩形搜素框内插获取高程矩形搜素框内新一号点至新八号点高程，直至获得N-1个区间段内右边线的初始断面点数据，具体为：

对于每一个区间段，依据矩形搜索框内插获取新一号点至新八号点的高程和坐标，新一号点至新四号点为高程矩形搜索框的四个端点，新七号点为新一号点和新二号点的中点，新八号点为新三号点和新四号点的中点，新五号点为新一号点和新三号点的中点，新六号点为新二号点和新四号点的中点，新一号点、新二号点和新七号点位于中线上，新三号点、新四号点和新八号点位于右边线上，右边线步距中心新八号点的偏距、右边线步距端点新三号点的偏距、右边线步距端点的新四号点的偏距均等于边线距离b，比较右边线步距中心新八号点高程与右边线步距端点的新三号点高程和右边线步距端点的新四号点高程的大小：

如果右边线步距两端新三号点高程和新四号点高程均小于右边线步距中心新八号点高程，保留右边线步距中心新八号点的坐标、高程和偏距，保留新三号点的坐标、高程和偏距，保留新四号点的坐标、高程和偏距；保留的新八号点、新三号点和新四号点共同称为相应区间段的右边线初始断面点；将新八号点的坐标、高程和偏距，新三号点的坐标、高程和偏距，新四号点的坐标、高程和偏距一起作为相应区间段的右边线初始断面点数据；

否则，只保留新三号点的坐标、新三号点的高程、新三号点的偏距、新四号点的坐标、新四号点的高程、新四号点的偏距作为相应区间段的右边线断面点数据，再在矩形搜素框内插值其中心T′点高程H_T′，该矩形搜素框中心T′点的偏距为边线距离的一半即b/2，如果H_T′大于中线步距中心新七号点高程，并且大于右边线步距中心新八号点高程，则H_T′取代右边线步距中心新八号点高程，则保留矩形搜素框中心T′点的坐标和高程H_T′和偏距；保留的矩形搜素框中心T′点、新三号点和新四号点共同称为相应区间段的右边线初始断面点；将矩形搜素框中心T′点的坐标、矩形搜素框中心T′点的高程H_T′、矩形搜素框中心T′点的偏距、新三号点的坐标、新三号点的高程、新三号点的偏距、新四号点的坐标、新四号点的高程、新四号点的偏距一起作为相应区间段的右边线初始断面数据；

对于每一个区间段，将矩形搜索框右移，右移后的矩形搜索框的新一号点、新五号点和新三号点分别与右移前的矩形搜索框的新二号点、新六号点和新四号点重叠，根据右移后的矩形搜索框再次获取此区间段的其它右边线初始断面点数据，如此反复，直至获得此区间段内所有右边线初始断面点数据；

最后，将N-1个区间段保留的所有右边线初始断面点数据一起输出到道亨软件中；

步骤2-2-3、将获得的所有中线初始断面点数据、左边线初始断面点数据、右边线初始断面点数据和中线转角点数据输入道亨软件，获得初始断面图。

3.根据权利要求1或2所述的基于DEM获取电力线路断面图的方法，其特征在于，所述步骤4中，基于塔文件变长步距分档获取新断面数据，绘制新断面图，具体如下：

步骤4.1、根据排位数据塔文件，从塔文件自动获取M基塔位，以及塔位编号P、塔位高程H、塔位相对中线转角点J的距离S、杆塔型号和高度V，根据中线转角点坐标和塔位相对中线转角点J的距离S，按照极坐标公式自动计算出M基塔位的坐标，J为转角编号；

步骤4.2.1、将M基塔位分成M-1段，每段就是一档距，按照步骤2-2-1的方法在每档距获得中线初始断面点数据；按照步骤2-2-2的方法在每档距中获得左边线初始断面点数据和右边线初始断面点数据；

根据步骤4.2.1获得的中线初始断面点数据，获得中线初始断面点的累距；

在每一档距中，将档距内塔高的最小值Min（V_i，V_i+1）设为W，将档距内塔位地面高程H_i与杆塔高度V_i差值的最小值Min（H_i-V_i，H_i+1-V_i+1）作为高程阈值X₁， i表示塔位的顺序排列，将Min（H_i-V_i，H_i+1-V_i+1）-W作为高程阈值X₂，将Min（H_i-V_i，H_i+1-V_i+1）-2*W作为高程阈值X₃，将Min（H_i-V_i，H_i+1-V_i+1）-3*W作为高程阈值X₄，在一档距内设定4个高程阈值；每一档距中，基于4个高程阈值变长步距剖切断面，其具体阐述如下：

步骤4.2.2 、首先把该档距中的中线初始断面点的高程和累距依次存放在二维数组中构成原二维数组，原二维数组的行数为两行，列数与该档距中的中线初始断面点的数量相等，原二维数组的第一行的元素为中线初始断面点的高程，原二维数组的第二行的元素为与中线初始断面点的高程相对应的累距；然后，设置5个空的新二维数组，5个新二维数组的行数均为两行，新二维数组的第一行为符合要求的中线初始断面点的高程，新二维数组的第二行为相应中线初始断面点在原二维数组中的索引值；遍历原二维数组，若中线初始断面点的高程大于等于高程阈值X₁，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第1个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₁且大于等于高程阈值X₂，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第2个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₂且大于等于高程阈值X₃，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第3个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₃且大于等于高程阈值X₄，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第4个新二维数组；若中线初始断面点的高程小于高程阈值X₄，则将此中线初始断面点的高程和所在原二维数组的索引值放入第5个新二维数组；

将第1个新二维数组的中线初始断面点的高程和索引值全部保留；

在第2个新二维数组中遍历存储的索引值，若前后两索引值的差值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第2个新二维数组中，分隔点的数量为F₁，F₁个分隔点将第2个新二维数组分隔成F₁+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₁个连续中线初始断面点的高程，则根据A₁的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，A₁≤2，则将最大高程及与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₁＞2，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，依次每隔一个中线初始断面点取值一个高程和与该高程相对应的索引值，以实现变长步距采样；

在第3个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第3个新二维数组中，分隔点的数量为F₂，F₂个分隔点将第3个新二维数组分隔成F₂+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₂个连续中线初始断面点的高程，则根据A₂的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₂＜3，则将最大高程及与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₂≥3，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔两个中线初始断面点取值一个高程和和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样；

在第4个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第4个新二维数组中，分隔点的数量为F₃，F₃个分隔点将第4个新二维数组分隔成F₃+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₃个连续中线初始断面点的高程，则根据A₃的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₂＜5，则将最大高程与最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₂≥5，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔三个中线初始断面点取值一个高程和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样；

在第5个二维数组中遍历存储的索引值，若前后索引值的比值大于1，则在前后两索引值之间设置分隔点；在第5个新二维数组中，分隔点的数量为F₄，F₄个分隔点将第5个新二维数组分隔成F₄+1个分隔片段；对于每个分隔片段，如果某一分隔片段中存在A₄个连续中线初始断面点的高程，则根据A₄的数量确定采样步距；对于每个分隔片段，若某一分隔片段中，2≤A₄＜6，则将最大高程及与该最大高程对应的索引值保留，其余高程及对应的索引值删除；若某一分隔片段中，A₄≥6，则对于该分隔片段所对应的中线初始断面点，每隔四个中线初始断面点取值一个高程和与该高程相应的索引值，以实现变长步距采样；

把第1个二维数组至第5个二维数组中保留的高程及及对应的索引值，重新按照索引值的大小，从小到大，放置到另一个新二维数组中，再将按照索引值大小从小到大排列的另一个新二维数组输入道亨软件中；

遍历该档距中的左边线，如果左边线初始断面点的高程大于等于高程阈值X1，则保留该左边线初始断面点的高程、坐标和偏距，否则删除；遍历该档距中的右边线，如果右边线初始断面点的高程大于等于高程阈值X1，则保留该右边线初始断面点的高程、坐标和偏距，否则删除；将保留的左边线初始断面点的高程、坐标和偏距，以及保留的右边线初始断面点的高程、坐标和偏距，一起输入道亨软件中，绘制新断面图。

4.根据权利要求2所述的基于DEM获取电力线路断面图的方法，其特征在于，所述步骤5中，分档自动搜索风偏，获得风偏数据，具体如下；

步骤5-1、在每档塔位P_i- P_i+1之间，沿着中线断面搜索，搜索出地形图突出或者是山脊的地方，其原理是依次判断步骤2-2-1中获取中线断面高程Z_j是否满足Z_j>Z_j-1和Z_j>Z_j+1，P为塔位编号，i表示塔位的顺序排列，j表示断面点顺序排列,Z表示断面高程；

步骤5-2、在前一步基础上，在每一档距中，计算与Z_j同里程处左边线上对应点的断面高程Z_Lj和右边线上对应点的断面高程Z_Rj，如果左边线上对应点的断面高程Z_Lj大于断面高程Z_j，则由公式Arctan（Z_Lj-Z_j）/b计算左边坡度值，b为边线距离，若左边坡度值大于30度，以高程Z_j所在中线点为起点向左垂直中线以DEM格网间距剖切该处横断面获得的数据，作为左风偏数据；以高程Z_j所在中线点为起点，往左距离中线起点最远处即最大风偏距离处内插获得的高程为左最大风偏处的高程，如果左最大风偏处的高程，小于塔位P_i-P_i+1所在档距中的最低塔位地面高程，则舍弃此处获得的左风偏数据，否则保留此处获得的左风偏数据；

同理右边线，如果右边线上对应点的断面高程Z_Rj大于断面高程Z_j，则由公式Arctan（Z_Rj-Z_j）/b计算右边坡度值，若右边坡度值大于30度，以高程Z_j所在中线点为起点向右以DEM格网间距垂直中线剖切该处横断面获得的数据，作为右风偏数据；以高程Z_j所在中线点为起点，往右距离中线起点最远处即最大风偏距离处内插获得的高程为右最大风偏处的高程，如果右最大风偏处的高程，小于塔位P_i-P_i+1所在档距中的最低塔位地面高程，则舍弃此处获得的右风偏数据，否则保留此处获得的右风偏数据；

步骤5-3、将保留的所有左风偏数据、右风偏数据和线路新断面图数据均输入道亨软件，由道亨软件自动将每档距中的风偏数据标注于新断面图中形成风偏图式。

Images